金属溶湯中で生じるデアロイング現象を利用した新規ポーラス金属作製技術の確立と応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656422
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 加藤 秀実 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80323096)
• 研究分担者: 湯蓋 邦夫 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00302208) ; 和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10431602)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: ポーラス金属 / デアロイング

研究概要

金属溶湯中でのデアロイング反応を利用したナノポーラス金属の新規作製技術を考案した。本技術では前駆合金を金属浴へ浸漬すると、前駆合金から特定成分のみがデアロイングされ、残留成分がナノポーラス構造を自己組織化する。このデアロイング反応の組織および組成変化解析の結果から、金属溶湯中デアロイング反応では前駆合金から金属浴へ溶出した元素の拡散が律速段階であること、生成したナノポーラス金属のリガメントは表面拡散による表面凹凸緩和機構によって粗大化することを明らかにした。これらに基づいて金属溶湯デアロイングにおけるポーラス構造生成メカニズムが、水溶液中のデアロイングと同様であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Sub-micron porous niobium solid electrolytic capacitor prepared by dealloying in a metallic melt (2014)
  • 著者名/発表者名: Kim, JW ; Wada, T. ; Kim, SG ; Kato, H
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: Vol.116 ページ: 223-226
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2013.11.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D morphological evolution of porous titanium by x-ray micro- and nano-tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen-Wiegart, YCK ; Wada, T ; Butakov, N ; Xiao, XH ; De Carlo, F ; Kato, H, et al
  • 雑誌名: Journal of Materials Research 巻: Vol.28 ページ: 2444-2452
  • DOI: 10.1557/jmr.2013.151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional open-cell macroporous iron, chromium and ferritic stainless steel (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, T ; Kato, H
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: Vol.68 ページ: 723-726
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2013.01.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of formation and coarsening of nanoporous alpha-titanium dealloyed with Mg melt (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, M. ; Wada, T. ; Kato, H
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.114 ページ: 113503-1-3
  • DOI: 10.1063/1.4821066
  • 査読あり
• [雑誌論文] 卑・半金属およびそれらの合金によるオープンセル型ポーラス材料の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤秀実
  • 雑誌名: まてりあ 巻: Vol. 52, No. 8 ページ: 395-403
  • DOI: 10.2320/materia.52.395
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属溶湯中で生じる脱成分反応を用いた卑・半金属系ポーラス材料の開発と傾斜機能材料への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤秀実, 和田 武
  • 雑誌名: セラミックス 巻: Vol.47 ページ: 913-919
  • URL: https://member.ceramic.or.jp/journal/vol_no/47/12/47_12.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano- to submicro-porous beta-Ti alloy prepared from dealloying in a metallic melt (2011)
  • 著者名/発表者名: Wada, T ; Setyawan, AD ; Yubuta, K ; Kato, H
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: Vol.65 ページ: 532-535
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2011.06.019
  • 査読あり
• [学会発表] Mg 金属浴でのデアロイング反応を用いたNb ポーラス体作製及びキャパシタへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金 正旭, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] 前駆体構成元素間の親和性がポーラス化デアロイング反応に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田雅史, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Nb ポーラス化デアロイング反応に及ぼす前駆合金および金属浴構成元素の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金 正旭, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 金属溶融体中脱成分反応を利用したTi-6Al-4V合金表面からのAl 脱成分処理 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福住悠一, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 金属溶湯デアロイング法によるナノポーラスチタン合金の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 和田 武, アルベタス・デニ・スティヤワン, 湯蓋邦夫, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 金属溶湯におけるTi-Cu 合金からの脱Cu 反応に及ぼす脱成分媒体および温度の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田雅史, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 金属溶融体中のデアロイング反応を用いたオープンポーラスNb の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金 正旭, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 金属溶湯中に生じるデアロイング現象を利用したナノポーラス金属の創製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 和田 武, 湯蓋邦夫, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Mg 溶湯中におけるCu-Ti 合金からのポーラスTi 形成過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 津田雅史, 和田 武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 金属溶湯内デアロイング現象を用いた生体材料および傾斜機能材料開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤秀実, 和田 武, 他
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成23年度秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] New Dealloying Method for Developing Nanoporaous Base Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: Wada, T.; Tsuda, M.; Yubuta, K.; Kato, H
  • 学会等名: The 7th International Conference on Porous Metal and Metallic Foams
  • 発表場所: 韓国, 釜山
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] Formation process for porous metal by dealloying in metallic melt (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, M.; Wada, T.; Kato, H
  • 学会等名: The 7th International Conference on Porous Metal and Metallic Foams
  • 発表場所: 韓国, 釜山
  • 年月日: 2011-09-19